摘要：随着社会的不断进步，对于建筑方面的要求也越来越高。它不仅局限于具体的实用性，在艺术性方面也有了较高的要求。对于房屋的设计者而言，把控好实用价值和艺术价值两方面，才能实现建筑现代化的需求。本文研究了建筑结构设计优化方案在房屋结构设计中的应用，以望促进房屋结构设计的发展。
关键词：建筑结构设计；设计优化；房屋结构设计
随着社会的不断进步，經济水平的不断提高，人们对建筑的需求也日益增多。对于建筑企业而言，设计出实用、美观而安全的房屋是第一要义，也是立足于现代建筑行业的根本，在房屋建筑的领域，结构设计对于整体的设计质量都有影响，它是实现第一要义的前提条件。本文阐述了建筑结构的设计优化方案，以望得到一些有效的实用。
一、结构设计优化的重要性
现今，高层建筑越来越受到群众的认可，但是高层建筑需要大量的能源和资金，相较于普通的建筑而言，对于质量的要求更高。如果建筑质量不达标，那么将会产生严重的安全隐患。因此，在建筑企业施工之前，需要对整体运用建筑结构设计优化方法，做好房屋建筑结构的设计。据了解，如果建筑企业积极运用先进的建筑结构优化设计，并按照设计运用相应的机械设备，提升整个建筑材料的运用性能，从而实现高质量，低成本，保安全的实用建筑
二、结构设计优化技术具体运用
2.1建立优化结构的模型
2.1.1选择设计变量。在选择设计变量时，要分析影响建筑结构的相关参数。并将此参数作为本模型的设计变量。这些变量一般包括结构的约束控制参数或损失的期望值，实现最大限度地合理选择设计变量。
2.1.2建立目标函数。在实际的优化中，不仅需要选择相关参数，还需要确定一定的条件，从而降低工程造价。一般这些条件主要包括建筑用钢筋的横截面积和建筑的截面大小。
2.1.3确定约束条件。对于建筑的优化设计中，需要确保整个设计的可靠性和合理性保证满足相应的约束条件。一般建筑中的约束条件主要包含结构强度、裂缝的宽度、尺寸以及结构体系的约束等，在实际的设计过程中，确保约束条件满足相应的规定要求。
2.2科学地指定优化设计方案
房屋的设计需要注重合理和可靠程度，并设置相应的约束条件，并处理好优化过程中的非线性关系。在实际的建筑计算的过程中，选取正确的转换方法，将被约束的相关优化转化为无约束的优化。最常见的是采用powell算法来实现。
2.3设计相关应用程序
在设计房屋结构的优化模型时，需要依据分析出的建筑结构的可靠性，然后使用相应的计算方法和公式，求得最合理化的设计结果。在上述工作已经基本完成之后，设计出一套功能全面，覆盖范围广的应用程序，实现建筑设计的最终优化结果提高。
2.4比较优化设计方案
在优化设计方案已经完成之后，还需要对它的合理性和可行性进行分析和检验，从而综合选择出最优的设计方案。在分析比较的过程中，需要我们考虑各个方面的情况，从多个角度出发看问题。最终选择出来的方案不仅打到实用、美观和安全的要求，还能实现工程造价的最大节省。在整体建筑结构设计优化的过程中，需要顾全大局，避免顾此失彼，在面对多重因素或多重约束条件时，要以大局为先，用全面，辩证的眼光看问题。
三、建筑结构设计优化方案的具体应用方法
3.1房屋建筑中的局部性和整体性优化
建筑设计具有多层次，高复杂的特点。从多层次来看，建筑设计主要包含了设计，结构以及安装的子体系。而每个子体系有包含了许多的分支下属体系。在运用建筑结构优化方案时，要综合考虑没一个下属子体系并进行优化，掌握各个体系之间的互相关联性，并通过层结构，建立叠加型的系统。从高复杂的角度来看，主要体现于施工材料、配件以及构件等多方面内容，因此需要从整体着手来开展结构优化。
3.2建筑阶段和寿命的优化
建筑整个过程可以分为多个阶段，房屋的设计者可以根据整体建筑的不同寿命阶段的相关特点，综合考虑各个方面的具体情况设计出优化方案，从而实现提高整体寿命优化的效果。这在一定程度上保证了建筑的质量，还增加了整个工程的经济效益。
3.3桩基础的优化
在建筑的过程中，桩基础是非常重要的部分。它的主要类型分别是预制桩和灌注桩。灌注桩相对于预制桩而言，具有较长的施工作业时间，较高的质量控制难度，以及复杂的操作流程。一般在实际的建筑中，不影响沉降的前提下，可以通过预制桩来进行简化施工流程。随着桩基础的施工深度的不断加深，装机所承受的土壤摩擦力也随之上升，因此，可以尽量使用较长的预制桩来作为施工的主材料。
3.4建筑上部结构的优化
一般，需要建模来实现建筑主体的上部结构的优化。科学设计好剪力墙，以确保剪力墙体的质量分布均匀。这样才能保证整个建筑物的重心与各个平面的刚度重心保持一致，从而可以有效地增强整个建筑的刚度，降低地震以及飓风对建筑结构的损坏。剪力墙的设计需要注重它的墙肢的长度，通过延长长度，可以在一定的程度上减少墙肢的总数，实现物料的节省。一般而言，建筑中主要使用钢筋材料来作为剪力墙的暗柱。因此，采用较大的剪力墙可以节省钢筋的用量以及整个工程造价。如果考虑到其他的要求。则不可以随意设计较大的剪力墙。
3.5协调建筑优化和结构优化
建筑结构的设计需要将整体平面和结构保持协调一致，这样才能实现功能与美观的互相统一。建筑的结构设计应以简洁为主，墙体与支柱应互相吻合避免错位。在高楼建筑的转角区域，要选择高强的建材来作为承重的主要材料，来保证整体建筑自重的降低。对于整个建筑而言，需要正确地交叠刚心，重心和质心，防止扭转的情况发生。
3.6建筑结构的优化统筹排水系统的优化
在房屋的建筑中，不可或缺的是排水机械设备。一般而言，这类设备的荷载强度和能力都比较大，且安装位置一般为地下。因此也需要对排水系统预留相应位置并确定预留的面积尺寸与深度相吻合。另外，还需要尽量避免管道贯穿房柱的情况，如果无法避免情况的发生，则需要对承重的墙体进行加固措施，从而实现整体结构和管道网的协调。
3.7协调建筑结构优化和电气优化
一般，建筑内部通过金属管道来铺设电气管线，这可能一定程度上影响了预支结构的施工。因此在进行设计时，需要对管线款过的位置预留相应的空地，并使得墙体宽度与梁体的宽度一致。如果不能达到一致，就需要将梁体与墙体的一面保持相齐，使得电气管线不外漏。在整个建筑中，电梯部分留下的建筑构件较多，因此需要建筑结构设计过程中单独对电梯部分进行分析计算，以保证整体设计的安全性和合理性。
总结
综上所述，可以看出。将科学合理的结构优化方案运用到实际房屋结构设计中不仅可以实现建筑成果的美观，质量和安全的统一，还能最大程度地节省建筑成本。建筑结构设计中不能片面地追求经济效益而忽视整体结构的优化。在房屋的结构设计中，应当将建筑的安全放在首位，提升建筑的功能能力，保证建筑主体的质量，增加建筑的经济效益。要想达到这些目的，就需要采用先进的设计技术和方法，不断进行优化和创新，切实提高建筑结构的设计水平，提高整体建筑的经济效益，在实际的工作中实现不断的改进和完善。
参考文献：
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（作者单位：中国五洲工程设计集团有限公司）